Vad är kalibrering och hur kan IIoT hjälpa till med rapporthantering?

Kalibrering kan med en enkel beskrivning sägas vara att jämföra mätvärdet från ett instrument under kalibrering med en referensstandard med känd och hög noggrannhet. Kort sagt fastställer den om instrumentet ger mätningar inom godtagbara gränsvärden.

För att kunna utföra en kalibrering krävs specifika verktyg och instrument, men dessa skiljer sig åt beroende på kalibreringssätt. Vanliga exempel är kalibratorer med giltiga kalibreringscertifikat, standardenheter och kalibreringsriggar.

Kalibrering är avgörande för att säkerställa exakta mätningar. Mätenheter installeras i olika industrimiljöer där de utsätts för allt från nötning, vibrationer och plötsliga temperaturförändringar till tuffa förhållanden och mekaniska stötar. Dessa faktorer kan påverka enheternas prestanda, vilket gör kalibreringar nödvändiga för att verifiera instrumentens noggrannhet och, vid behov, justera dem så att de uppfyller specifikationerna för tillämpningen.

Noggrann kalibrering påverkar produktionsprocesser positivt genom att säkerställa tillförlitliga mätningar. Det reducerar även variationer mellan tekniska specifikationer, underlättar förebyggande underhåll och garanterar mätningarnas spårbarhet.

Moderna smarta instrument – som de med Heartbeat Technology från Endress+Hauser – ger dessutom kontinuerlig statusinformation, vilket skapar en tydligare bild över enhetens skick och mätningarnas tillförlitlighet.

Under kalibrering måste alla mätningar registreras, antingen manuellt eller via ett automatiserat system. När kalibreringen är färdig genereras ett slutligt dokument som kallas ett kalibreringscertifikat, och som innehåller alla tekniska detaljer om processen.

Vanligtvis innehåller certifikatet jämförelser mellan den kalibrerade enheten och den spårbara referensstandarden. Det måste även innehålla tekniska specifikationer för både instrument, processdata, kalibreringsosäkerheter, kalibreringsnummer och underskrifter från behörig personal.

Alla mätenheter kan kalibreras för att säkerställa att de fungerar som de ska och har den noggrannhetsnivå som krävs för tillämpningen. Även om kalibreringskonceptet är detsamma varierar processen beroende på typen av fältinstrument.

Exempelvis kan man vid kalibrering av en trycktransmitter använda en kalibrerad dödviktsprovare som referens för generering av tryck. Ett annat alternativ är att använda en annan tryckenhet med högre noggrannhet än instrumentet som kalibreras.

Alla kalibreringsstandarder måste innehålla ett giltigt kalibreringscertifikat som bekräftar överensstämmelse med tillämpliga standarder i den aktuella regionen.

I en kalibrering ingår att jämföra enheten som testas med en referensstandard, vanligtvis vid flera punkter i hela mätområdet – vanligtvis 0 %, 25 %, 50 %, 75 % och 100 %. Ytterligare testpunkter kan inkluderas vid behov, men det kan öka kostnaderna.

Vilken referensstandard som används beror på typ av enhet:

• Flödestransmittrar: Kalibreringen kan innefatta användning av en huvudenhet, jämförelse med en våg eller en mobil kalibreringsreferens.
• Trycktransmittrar: Vanligtvis används en enhet med hög noggrannhetsstandard, en digital kalibrator eller en dödviktsprovare.
• Temperaturtransmittrar: En kalibrerad referens, som en elektronisk temperatursensorsimulator, används.

Kalibreringsprocesser följer ett operationellt standardförfarande (SOP) som beskriver varje steg. Hur långt intervallet ska vara mellan kalibreringarna kan inte fastställas universellt, utan måste fastställas baserat på faktorer som:

• enhetstyp och tillämpning
• tillverkarens rekommendationer
• trendanalys från tidigare kalibreringar
• instrumentets datahistorik
• jämförelser med liknande enheter på anläggningen
• erforderlig mätnoggrannhet.

Kalibrering kan generellt sett beskrivas som en process där en enhet jämförs med en referensstandard med högre och känd noggrannhet. Om justeringar behövs görs de efteråt för att korrigera de avvikelser som upptäckts under kalibreringsjämförelsen.

I kalibreringsprocessen ingår att verifiera mätområdet jämfört med referensstandarden. Om ett fel som överstiger det godtagbara gränsvärdet upptäcks måste instrumentet justeras.

Att justera en trycktransmitter involverar exempelvis vanligtvis att finjustera nollvärdet och sedan mätområdet. Dessa parametrar kan ändras mekaniskt eller via programvaruinställningar, beroende på enhetens ålder och tillverkarens specifikationer. Efter justeringen måste mätområdet kontrolleras igen mot standarden för att bekräfta att noggrannheten uppfyller de nödvändiga gränsvärdena.

Kalibrering på plats, eller kalibrering hos kund, är vanligt i industriella sammanhang, särskilt under planerade produktionsstopp när flera instrument kräver kalibrering. Ofta anlitas externa tjänsteleverantörer i dessa fall för att kalibrera tryck-, temperatur- och flödesinstrument.

Fältkalibrering, däribland flödeskalibrering, blir allt vanligare. Många företag använder nu mobila kalibreringsriggar för att utföra dessa tjänster direkt på plats. Till exempel erbjuder Endress+Hauser kalibrering på plats med avancerade mobila riggar och certifierade medarbetare.

En fördelar med kalibrering på plats är att man inte behöver transportera instrument, vilket möjliggör omedelbara justeringar och reparationer och underlättar snabba instrumentbyten – allt utfört av behöriga experter. Detta minskar antalet driftstopp och säkerställer överensstämmelse med kalibreringsstandarder.

Hur ofta kalibrering ska utföras beror på flera faktorer och det finns ingen generell standard. För att följa bästa praxis bör man ta hänsyn till följande punkter när man fastställer kalibreringsintervall:

• hur kritiska mätningarna är för processen
• kraven enligt anläggningens kvalitetssystem
• regelefterlevnad
• tillverkarens rekommendationer
• hur stor påverkan bristande noggrannhet innebär
• övriga tekniska krav.

Dessa faktorer gör det enklare att upprätta ett lämpligt kalibreringsschema, som sedan kan justeras efter behov. Moderna IIoT-lösningar förenklar dessutom planering och utförande av kalibrering genom att tillhandahålla enkel åtkomst till enhetsdata och schemaläggningsverktyg.

Kalibreringsosäkerhet syftar till graden av osäkerhet kopplad till kalibreringsprocessen och påverkas av faktorer som installationsbetingelser, referensens spårbarhet och miljövariabler. Om kalibreringsosäkerheten överskrider toleransen för det instrument som kalibreras måste kalibreringens giltighet ifrågasättas.

Att använda en clamp-on-flödesmätare för att kalibrera en integrerad enhet kan till exempel leda till kalibreringsosäkerheter som överskrider den installerade mätarens tolerans, vilket gör åtgärden verkningslös.

En enhet som testas kan antingen godkännas eller underkännas under kalibreringen baserat på toleransgränserna, vilka definieras av tillverkaren eller specificeras i det inledande kalibreringscertifikatet. Om mätfelet överskrider toleransgränsen under kalibreringen anses kalibreringen vara underkänd. Enheten måste då justeras och omkalibreras. Om skillnaden mellan den kalibrerade enheten och referensstandarden hamnar inom toleransgränserna efter justering blir enheten godkänd.

Det är avgörande att kalibreringsdokument lagras på rätt sätt och är tillgängliga. Moderna IIoT-tjänster, som Netilion-biblioteket, möjliggör en centraliserad, molnbaserad hantering av kalibreringsrapporter, tekniska data och tillhörande dokumentation under varje enhetstagg. Med den här strategin säkerställer man att alla teammedlemmar har tillgång till och kan dela och uppdatera information på ett effektivt sätt, vilket sparar tid i samband med fältverifiering eller när man ska hämta kalibreringshistorik.

När IIoT-plattformar integreras med gränsenheter kan de automatiskt skapa digitala tvillingar av alla instrument, vilket gör filer tillgängliga från smarttelefoner, surfplattor och bärbara datorer. Detta förenklar samarbete och säkerställer att teknisk dokumentation och kalibreringsrapporter alltid finns tillgängliga, vilket skapar högre effektivitet och bättre regelefterlevnad.